面向大曲率复杂自由曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化关键技术研究

随着大曲率复杂自由曲面在工程运用中的增多，面向大曲率曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化逐渐成为国内外学者研究的热点。本项目是在目前面向复杂自由曲面喷涂轨迹优化研究基础上，针对大曲率曲面喷涂轨迹优化中出现的喷涂效果欠佳和现有研究中存在的不足展开深入研究。针对静电喷涂，基于实验和理论推导的方法，研究任意曲面上喷枪3D模型的快速精确建模方法；面向大曲率曲面，研究可有效提高喷涂效果的大曲率曲面分片造型方法，研究不同特征面片上喷枪轨迹的生成、优化，特别是面片交界处的喷枪轨迹优化问题；针对曲面喷涂效果多目标优化问题，研究设置优化等级逐层优化的算法，并从机器人动力学角度进行二次优化，最终得到最佳喷涂轨迹；基于开放式控制系统，研究稳定、快速、准确且鲁棒性好的控制策略和控制算法，并生成机器人运动控制程序，为最终的喷涂机器人喷涂实验做准备。通过本项目的研究，可在一定程度上完善喷涂机器人离线编程系统。

随着大曲率复杂自由曲面在工程应用中的增多，面向大曲率曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化逐渐成为国内外学者研究的热点。我们针对大曲率曲面喷涂轨迹优化中出现的喷涂效果欠佳和现有研究中存在的不足展开了深入研究。首先研究了喷涂机器人路径组合优化中喷枪轨迹参数的修正方法，并对相关参数进行了修正；针对大曲率自由曲面中的犄角曲面进行喷涂的轨迹优化研究，建立了倾角喷涂模型，提出了犄角处的优化方法，并获得了一系列研究成果；我们还提出了机器人喷涂大曲率曲面时的轨迹生成方法，并进行智能算法研究，解决了面向大曲率组合面片的轨迹连接和轨迹优化等一系列问题；深入分析了大曲率曲面面片交界处的轨迹优化问题，建立了较系统的优化理论体系；针对多台喷涂机器人配合工作中出现的资源浪费问题我们将博弈理论引入群体机器人协作运动中以建立协调机制，解决群体机器人协作系统中个体之间信息、资源等方面的竞争与冲突。